中华人民共和国国家标准泵 站 设 计规 范 Design code for pumping station GB/T 50265-97 2
6.3.5 泵房沿基础底面抗滑稳定安全系数的允许值应按表6.3.5采用。
表6.3.5 抗滑稳定安全系数允许值
地基 类别 荷载 组合 泵站建筑物级别 适用公式 1 2 3 4、5 土基 基本组合 1.35 1.30 1.25 1.20 适用于 (6.3.4-1)式或 (6.3.4-2)式 特殊组合 Ⅰ 1.20 1.15 1.10 1.05 Ⅱ 1.10 1.05 1.05 1.00 岩基 基本组合 1.10 适用于 (6.3.4-1)式 特殊组合 Ⅰ 1.05 Ⅱ 1.00 基本组合 3.00 适用于 (6.3.4-2)式 特殊组合 Ⅰ 2.50 Ⅱ 2.30
注：(1)特殊组合Ⅰ适用于施工情况、检修情况和非常运用情况，特殊组合Ⅱ适用于地震情况； (2)在特殊荷载组合条件下，土基上泵房沿深层滑动面滑动的抗滑稳定安全系数允许值，可根据软弱土层的分布情况等，较表列值适当增加。 (3)岩基上泵房沿可能组合滑裂面滑动的抗滑稳定安全系数允许值，可根据缓倾角软弱夹层或断裂面的充填物性质等情况，较表列值适当增加。 6.3.6 泵房抗浮稳定安全系数应按(6.3.6)式计算： Kf=Σv/Σu (6.3.6) 式中 Kf--抗浮稳定安全系数； Σv--作用于泵房基础底面以上的全部重力(kN)； Σu--作用于泵房基础底面上的扬压力(kN)。 6.3.7 泵房抗浮稳定安全系数的允许值，不分泵站级别和地基类别，基本荷载组合下为1.10，特殊荷载组合下为1.05。 6.3.8 泵房基础底面应力应根据泵房结构布置和受力情况等因素计算确定。 6.3.8.1 对于矩形或圆形基础，当单向受力时，应按(6.3.8-1)式计算：
6.3.8.2 对于矩形或圆形基础，当双向受力时，应按(6.3.8-2)式计算：
（6.3.8-2)
式中 ΣMx、ΣMy--作用于泵房基础底面以上的全部水平向和竖向荷载对于基础底面形心 轴x、y的力矩(kN·m)；
Wx、Wy--泵房基础底面对于该底面形心轴x、y的截面矩(m3)。
6.3.9 各种荷载组合情况下的泵房基础底面应力应不大于泵房地基允许承载力（见本规范6.4.5～6.4.7）
土基上泵房基础底面应力不均匀系数的计算值不应大于本规范附录A表A.0.3规定的允许值。
岩基上泵房基础底面应力不均匀系数可不控制，但在非地震情况下基础底面边缘的最小应力应不小于零，在地震情况下基础底面边缘的最小应力应不小于-100kPa。
6.4 地基计算及处理
6.4.1 泵房选用的地基应满足承载能力、稳定和变形的要求。
6.4.2 泵房地基应优先选用天然地基。标准贯入击数小于4击的粘性土地基和标准贯入击数小于或等于8击的砂性土地基，不得作为天然地基。
当泵房地基岩土的各项物理力学性能指标较差，且工程结构又难以协调适应时，可采用人工地基。
6.4.3 土基上泵房和取水建筑物的基础埋置深度，应在最大冲刷线以下。
6.4.4 位于季节性冻土地区土基上的泵房和取水建筑物，其基础埋置深度应大于该地区最大冻土深度。
6.4.5 只有竖向对称荷载作用时，泵房基础底面平均应力不应大于泵房地基持力层允许承载力；在竖向偏心荷载作用下，除应满足基础底面平均应力不大于地基持力层允许承载力外，还应满足基础底面边缘最大应力不大于1.2倍地基持力层允许承载力的要求；在地震情况下，泵房地基持力层允许承载力可适当提高。
6.4.6 泵房地基允许承载力应根据站址处地基原位试验数据，按照本规范附录B.1所列公式计算确定。
6.4.7 当泵房地基持力层内存在软弱夹层时，除应满足持力层的允许承载力外，还应对软弱夹层的允许承载力进行核算，并应满足(6.4.7)式要求：
Pc+Pz=[Rz] (6.4.7)
式中 Pc--软弱夹层顶面处的自重应力(kPa)；
Pz--软弱夹层顶面处的附加应力(kPa)，可将泵房基础底面应力简化为竖向均布、竖向三角形分布和水平向均布等情况，按条形或矩形基础计算确定；
[Rz]--软弱夹层的允许承载力(kPa)。
复杂地基上大型泵房地基允许承载力计算，应作专门论证确定。
6.4.8 当泵房基础受振动荷载影响时，其地基允许承载力可降低，并可按(6.4.8)式计算：
[R']≤ψ[R] (6.4.8)
式中 [R']--在振动荷载作用下的地基允许承载力(kPa)；
[R]--在静荷载作用下的地基允许承载力(kPa)；
ψ--振动折减系数，可按0.8～1.0选用。高扬程机组的基础可采用小值，低扬程机组的块基型整体式基础可采用大值。 6.4.9 泵房地基最终沉降量可按（6.4.9）式计算： （6.4.9） 式中 S∞--地基最终沉降量（cm）； i --土层号； n --地基压缩层范围内的土层数； e1i、e2i --泵房基础底面以下第i层土在平均自重应力作用下的孔隙比和在平均自重应力、平均附加应力共同作用下的孔隙比； hi --第i层土的厚度（cm）； 地基压缩层的计算深度应按计算层面处附加应力与自重应力之比等于0.2的条件确定。
6.4.10 泵房地基允许沉降量和沉降差，应根据工程具体情况分析确定，满足泵房结构安全和不影响泵房内机组的正常运行。 6.4.11 泵房的地基处理方案应综合考虑地基土质、泵房结构特点、施工条件和运行要求等因素，宜按本规范附录B表B.2，经技术经济比较确定。 换土垫层、桩基础、沉井基础、振冲砂（碎石）桩和强夯等常用地基处理设计应符合国家现行标准《水闸设计规范》及其它有关专业规范的规定。 6.4.12 泵房地基中有可能发生"液化"的土层应挖除。当该土层难以挖除时，宜采用桩基础、振冲砂（碎石）桩或强夯等处理措施，也可结合地基防渗要求，采用板桩或截水墙围封。 6.4.13 泵房地基为湿陷性黄土地基，可采用重锤表层夯实、换土垫层、灰土桩挤密、桩基础或预浸水等方法处理，并应符合现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》 的规定。泵房基础底面下应有必要的防渗设施。 6.4.14 泵房地基为膨胀土地基，在满足泵房布置和稳定安全要求的前提下，应减小泵房基础底面积，增大基础埋置深度，也可将膨胀土挖除，换填无膨胀性土料垫层，或采用桩基础。 6.4.15 泵房地基为岩石地基，应清除表层松动、破碎的岩块，并对夹泥裂隙和断层破碎带进行处理。 对岩溶地基，应进行专门处理。 6.5 主要结构计算 6.5.1 泵房底板，进、出水流道，机墩，排架，吊车梁等主要结构，可根据工程实际情况，简化为平面问题进行计算。必要时，可按空间结构进行计算。 6.5.2 用于泵房主要结构计算的荷载及荷载组合除应按本规范6.3.2和6.3.3的规定采用外，还应根据结构的实际受力条件，分别计入风荷载、雪荷载、楼面活荷载、吊车荷载、屋面活荷载等。风荷载、雪荷载、楼面和屋面活荷载可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。吊车和其它设备活荷载可根据工程实际情况确定。 6.5.3 泵房底板应力可根据受力条件和结构支承形式等情况，按弹性地基上的板、 梁或框架结构进行计算。 对于土基上的泵房底板，当采用弹性地基梁法计算时，应根据可压缩土层厚度与弹性地基梁长度之半的比值，选用相应的计算方法。当比值小于0.25时，可按基床系数法（文克尔假定）计算；当比值大于2.0时，可按半无限深的弹性地基梁法计算；当比值为0.25～2.0时，可按有限深的弹性地基梁法计算。当底板的长度和宽度均较大，且两者较接近时，可按交叉梁系的弹性地基梁法计算。 对于岩基上的泵房底板，可按基床系数法计算。 6.5.4 当土基上泵房底板采用有限深或半无限深的弹性地基梁法计算时，可按下列情况考虑边荷载的作用：当边荷载使泵房底板弯矩增加时，宜计及边荷载的全部作用；当边荷载使泵房底板弯矩减少时，在粘性土地基上可不计边荷载的作用，在砂性土地基上可只计边荷载的50%。 6.5.5 肘型、钟型进水流道和直管式、屈膝式、猫背式、虹吸式出水流道的应力，可根据各自的结构布置、断面形状和作用荷载等情况，按单孔或多孔框架结构进行计算。若流道壁与泵房墩墙联为一整体结构，且截面尺寸又较大时，计算中应考虑其厚度的影响。 当肘型进水流道和直管式出水流道由导流隔水墙分割成双孔矩形断面时，亦可按对称框架结构进行应力计算。 当虹吸式出水流道的上升段承受较大的纵向力时，除应计算横向应力外，还应计算纵向应力。 6.5.6 双向进、出水流道应力，可分别按肘型进水流道和直管式出水流道进行计算。 6.5.7 混凝土蜗壳式出水流道应力，可简化为平面"Γ"型钢架、环形板或双向板结构进行计算。 6.5.8 机墩结构型式可根据机组特性和泵房结构布置等因素选用。机墩强度可按正常运用和短路两种荷载组合分别进行计算。计算时，应计入动荷载的影响。对于高扬程泵站，计算机墩稳定时，应计入出水管道水柱的推力，并应设置必要的抗推移设施。 6.5.9 立式机组机墩可按单自由度体系的悬臂梁结构进行共振、振幅和动力系数的验算。对共振的验算，要求机墩强迫振动频率与自振频率之差和自振频率的比值不小于20%；对振幅的验算，应分析阻尼的影响，要求最大振幅不超过下列允许值：垂直振幅0.15mm， 水平振幅0.20mm； 对动力系数的验算，可忽略阻尼的影响，要求动力系数的验算结果为1.3～1.5。 卧式机组机墩可只进行垂直振幅的验算。 单机功率在160kW以下的立式轴流泵机组和单机功率在500kW以下的卧式离心泵机组，其机墩可不进行动力计算。 6.5.10 泵房排架应力可根据受力条件和结构支承形式等情况进行计算。对于干室型泵房，当水下侧墙刚度与排架柱刚度的比值小于或等于5.0时， 墙与柱可联合计算； 当水下侧墙刚度与排架柱刚度的比值大于5.0时，墙与柱可分开计算。泵房排架应具有足够的刚度。在各种情况下，排架顶部侧向位移应不超过1.0cm。 6.5.11 吊车梁结构型式可根据泵房结构布置、机组安装和设备吊运要求等因素选用。 负荷重量大的吊车梁，宜采用预应力钢筋混凝土结构或钢结构。 吊车梁设计中，应考虑吊车起动、运行和制动时产生的影响，并应控制吊车梁的最大计算挠度不超过计算跨度的1/600（钢筋混凝土结构）或1/700（钢结构）。对于钢筋混凝土吊车梁，还应验算裂缝开展宽度，要求最大裂缝宽度不超过0.30mm。 负荷重量不大的吊车梁，可套用标准设计图集。 6.5.12 在地震基本烈度7度及7度以上地区，泵房应进行抗震计算，并应加设抗震措施。在地震基本烈度为6度的地区，对重要建筑物应采取适当的抗震措施。
7 进、出水建筑物设计
7.1 引渠 7.1.1 泵站引渠的线路应根据选定的取水口及泵房位置，结合地形地质条件，经技术经济比较选定，并应符合下列要求： 7.1.1.1 渠线宜避开地质构造复杂、 渗透性强和有崩塌可能的地段。渠身宜座落在挖方地基上，少占耕地。 7.1.1.2 渠线宜顺直。如需设弯道时，土渠弯道半径不宜小于渠道水面宽的5倍，石渠及衬砌渠道弯道半径不宜小于渠道水面宽的3倍，弯道终点与前池进口之间宜有直线段，长度不宜小于渠道水面宽的8倍。 7.1.2 引渠纵坡和断面，应根据地形、地质、水力、输沙能力和工程量等条件计算确定，并应满足引水流量，行水安全，渠床不冲、不淤和引渠工程量小的要求。 渠床糙率、渠道的比降和边坡系数等重要设计参数，可按国家现行有关规定采用。 7.1.3 引渠末段的超高应按突然停机，压力管道倒流水量与引渠来水量共同影响下水位壅高的正波计算确定。 7.1.4 季节性冻土地区的土质引渠采用衬砌时，应采取抗冻胀措施。 7.2 前池及进水池 7.2.1 泵站前池布置应满足水流顺畅、流速均匀、池内不得产生涡流的要求，宜采用正向进水方式。正向进水的前池，扩散角不应大于40°，底坡不宜陡于1:4。 7.2.2 侧向进水的前池，宜设分水导流设施，并应通过水工模型试验验证。 7.2.3 多泥沙河流上的泵站前池应设隔墩分为多条进水道，每条进水道通向单独的进水池。在进水道首部应设进水闸及拦污设施，也可设水力排沙设施。 7.2.4 梯级泵站前池顶高可根据上、下级泵站流量匹配的要求，在最高运行水位以上预留调节高度确定。 7.2.5 泵站进池的布置型式应根据地基、流态、含沙量、泵型及机组台数等因素，经技术经济比较确定，可选用开敞式、半隔墩式、全隔墩式矩形池或圆形池。多泥沙河流上宜选用圆形池，每池供一台或两台水泵抽水。 7.2.6 进水池设计应使池内流态良好，满足水泵进水要求，且便于清淤和管理维护。其尺寸的确定应符合本规范9.2.3的规定。 7.2.7 进水池的水下容积可按共用该进水池的水泵30～50倍设计流量确定。 7.3 进、出水流道 7.3.1 泵站进、出水流道型式应根据泵型、泵房布置、泵站扬程、出水池水位变化幅度和断流方式等因素，经技术经济比较确定。重要的大型泵站应进行装置模型试验验证。 7.3.2 泵站进水流道布置应满足下列要求： 7.3.2.1 流道型线平顺，各断面面积沿程变化应均匀合理。 7.3.2.2 出口断面处的流速和压力分布应比较均匀。 7.3.2.3 进口断面处流速宜取0.8～1.0m/s。 7.3.2.4 在各种工况下，流道内不应产生涡带。 7.3.2.5 进口宜设置检修门槽。 7.3.2.6 应方便施工。 7.3.3 叶轮直径较大的立式机组的进水流道宜采用肘型。当受地基条件限制不宜深挖方时，可采用钟型进水流道。叶轮直径较小的立式机组和卧式机组可采用带有进水喇叭口的进水管道。 7.3.4 肘型和钟型进水流道的进口段底面宜做成平底，或向进口方向上翘，上翘角不宜大于12°；进口段顶板仰角不宜大于30°，进口上缘应淹没在进水池最低运行水位以下至少0.5m。当进口段宽度较大时，可在该段设置隔水墩。 肘型和钟型流道的主要尺寸应根据水泵的结构和外形尺寸结合泵房布置确定。 7.3.5 泵站出水流道布置应满足下列要求： 7.3.5.1 与水泵导叶出口相连的出水室型式应根据水泵的结构和泵站的要求确定。 7.3.5.2 流道型线变化应比较均匀，当量扩散角宜取8°～12°。 7.3.5.3 出口流速不宜大于1.5m/s（出口装有拍门时，不宜大于2.0m/s）。 7.3.5.4 应有合适的断流方式。 7.3.5.5 平直管出口宜设置检修门槽。 7.3.5.6 应方便施工。 7.3.6 泵站的断流方式应根据出水池水位变化幅度、泵站扬程、机组特性等因素，并结合出水流道型式选择，经技术经济比较确定。断流方式应符合下列要求： 7.3.6.1 运行可靠。 7.3.6.2 设备简单，操作灵活。 7.3.6.3 维护方便。 7.3.6.4 对机组效率影响较小。 7.3.7 对于出水池最低运行水位较高的泵站，可采用直管式出水管道，在出口设置拍门或快速闸门，并应在门后设置通气孔。 直管式出水流道的底面可做成平底，顶板宜向出口方向上翘。 7.3.8 对于立式或斜式轴流泵站，当出水池水位变化幅度不大时，宜采用虹吸式出水流道，配以真空破坏阀断流方式。驼峰底部高程应略高于出水池最高水位，驼峰顶部的真空度不应超过7.5m水柱高。驼峰处断面宜设计成扁平状。虹吸管管身接缝处应具有良好的密封性能。 7.3.9 对于低扬程卧式轴流泵站，可采用猫背式出水流道。若水泵叶轮中心线高于猫背式出水流道水位时，应采取抽真空充水起动的方式。 7.3.10 出水流道的出口上缘应淹没在出水池最低运行水位以下0.3～0.5m。当流道宽度较大时，宜设置隔水墩，其起点与机组中心线间的距离不应小于水泵出口直径的2倍。 7.3.11 进、出水流道均应设置检查孔，其孔径不宜小于0.7m。 7.3.12 灌排结合泵站的进水流道内宜设置导流锥、隔板等，必要时应进行装置模型试验。 7.4 出水管道 7.4.1 泵房外出水管道的布置，应根据泵站总体布置要求，结合地形、地质条件确定。管线应短而直，水力损失小，管道施工及运行管理应方便。管型、管材及管道根数等应经技术经济比较确定。 出水管道应避开地质不良地段，不能避开时，应采取安全可靠的工程措施。铺设在填方上的管道，填方应压实处理，做好排水设施。管道跨越山洪沟道时，应设置排洪建筑物。 7.4.2 出水管道的转弯角宜小于60°，转弯半径宜大于2倍管径。 管道在平面和立面上均需转弯且其位置相近时，宜合并成一个空间转弯角。管顶线宜布置在最低压力坡度线下。 当出水管道线路较长时，应在管线最高处设置排（补）气阀，其数量和直径应经计算确定。 7.4.3 出水管道的出口上缘应淹没在出水池最低运行水位以下0.1 ～ 0.2m。出水管道出口处应设置断流设施。 7.4.4 明管设计应满足下列要求： 7.4.4.1 明管转弯处必须设置镇墩。在明管直线段上设置的镇墩，其间距不宜超过100m。两镇墩之间的管道应设伸缩节，伸缩节应布置在上端。 7.4.4.2 管道支墩的型式和间距应经技术分析和经济比较确定。除伸缩节附近处，其他各支墩宜采用等间距布置。预应力钢筋混凝土管道应采用连续管座或每节设2个支墩。 7.4.4.3 管间净距不应小于0.8m，钢管底部应高出管道槽地面0.6m，预应力钢筋混凝土管承插口底部应高出管槽地面0.3m。 7.4.4.4 管槽应有排水设施。坡面宜护砌。当管槽纵向坡度较陡时，应设人行阶梯便道，其宽度不宜小于1.0m。 7.4.4.5 当管径大于或等于1.0m、且管道较长时，应设检查孔。每条管道设置的检查孔不宜少于2个。 7.4.4.6 在严寒地区冬季运行时，可根据需要对管道采取防冻保温措施。 7.4.5 埋管设计应满足下列要求： 7.4.5.1 埋管管顶最小埋深应在最大冻土深度以下。 7.4.5.2 埋管宜采用连续垫座。圬工垫座的包角可取90°～135°。 7.4.5.3 管间净距不应小于0.8m。 7.4.5.4 埋入地下的钢管应做防锈处理；当地下水对钢管有侵蚀作用时，应采取防侵蚀措施。 7.4.5.5 埋管上回填土顶面应做横向及纵向排水沟。 7.4.5.6 埋管应设检查孔，每条管道不宜少于2个。 7.4.6 钢管管身应采用镇静钢，钢材性能必须符合国家现行有关规定。焊条性能应与母材相适应。焊接成型的钢管应进行焊缝探伤检查和水压试验。 7.4.7 钢筋混凝土管道设计应满足下列要求： 7.4.7.1 混凝土强度等级：预应力钢筋混凝土不得低于C40；预制钢筋混凝土不得低于C25，现浇钢筋混凝土不得低于C20。 7.4.7.2 现浇钢筋混凝土管道伸缩缝的间距应按纵向应力计算确定，且不宜大于20m。在软硬两种地基交界处应设置伸缩缝或沉降缝。 7.4.7.3 预制钢筋混凝土管道及预应力钢筋混凝土管道在直线段每隔50～100m宜设一个安装活接头。管道转弯和分岔处宜采用钢管件连接，并设置镇墩。 7.4.8 管道上作用的荷载应包括：自重、水重、水压力、土压力、地下水压力、地面活荷载、温度作用、镇墩和支墩不均匀沉降引起的力、施工荷载、地震作用等。 管道结构分析的荷载组合可按表7.4.8采用。 7.4.9 出水管道应进行水力损失计算及水力暂态分析（水锤计算）。 7.4.10 明设钢管抗外压稳定的最小安全系数：光面管可取2.0，有加劲环的钢管可取1.8。 7.4.11 明设光面钢管管壁最小厚度，不宜小于(7.4.11)式计算值： δ=D/130 (7.4.11) 式中 δ--管壁厚度（mm）； D --钢管内径（mm）。 设计采用的管壁厚度应考虑锈蚀、磨损等因素的影响，按其计算值增加1～2mm。受泥沙磨损较严重的钢管，对其管壁厚度的确定应作专门论证。 7.4.12 钢管管壁、加劲环及支承环的应力分析，可按国家现行标准《水电站压力钢管设计规范》规定的方法执行。 7.4.13 岔管布置宜采用丫型、卜型或三分岔型。对于管径大、水头高的岔管也可采用其它型式。钢岔管的结构设计和计算可按国家现行标准《水电站压力钢管设计规范》的有关规定执行。 7.4.14 镇墩和支墩的地基处理与否应根据地质条件确定。在季节性冻土地区，其埋置深度应大于最大冻土深度，镇墩和支墩四周回填土料宜采用砂砾料。 表7.4.8 荷载组合表
管道铺设形式 荷载 组合 计算 情况 荷 载 管 自重 满管水重 正常水压力 最高水压力 最低水压力 试验水压力 土 压力 地下 水压力 地面活荷载 温度作用 镇墩、支墩不均匀沉降力 施工荷载 地震作用 明管 基本组合 设计运用情况 √ √ √ － － － － － － √ √ － － 特殊组合 校核运用情况Ⅰ √ √ － √ － － － － － √ √ － － 校核运用情况Ⅱ √ √ － － √ － － － － √ √ － － 水压 试验情况 √ √ － － － √ － － － － － － － 施工 情况 √ － － － － － － － － － － √ － 地震 情况 √ √ √ － － － － － － √ √ － √ 埋管 基本组合 设计 运用情况 √ √ √ － － － √ √ √ － － － － 管道 放空情况 √ － － － － － √ √ √ － － － － 特殊组合 校核运用情况Ⅰ √ √ － √ － － √ √ √ － － － － 校核运用情况Ⅱ √ √ － － √ － √ √ √ － － － － 水压 试验情况 √ √ － － － √ － － － － － － － 施工 情况 √ － － － － － － － － － － √ － 地震 情况 √ √ √ － － － √ √ √ － － － √
注：正常水压力系指设计运用情况或地震情况下作用于管道内壁的内水压力；最高、最低水压力系指因事故停泵等暂态过程中（校核运用情况）出现在管道内壁的最大、最小内水压力。 7.4.15 镇墩应按本规范附录C的规定进行抗滑、抗倾稳定及地基强度验算。镇墩抗滑稳定安全系数的允许值：基本荷载组合下为1.30，特殊荷载组合下为1.10；抗倾稳定安全系数的允许值：基本荷载组合下为1.50，特殊荷载组合下为1.20。 7.5 出水池及压力水箱 7.5.1 出水池的位置应结合站址、管线及输水渠道的位置进行选择。宜选在地形条件好、地基坚实稳定、渗透性小、工程量少的地点。如出水池必须建在填方上时，填土应碾压密实，并应采取防渗措施。 7.5.2 出水池布置应满足下列要求： 7.5.2.1 池内水流顺畅、稳定，水力损失小。 7.5.2.2 出水池若建在湿陷性地基上，应进行地基处理。 7.5.2.3 出水池底宽若大于渠道底宽，应设渐变段连接，渐变段的收缩角不宜大于40°。